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激光器分類及特性功能知多少

來源:鞍山核心電子技術(shù)有限公司 作者:核心電子

  激光器分類可以有兩種方法對激光器進(jìn)行分類。一種是從激活媒質(zhì)的物質(zhì)狀態(tài)面分類。這樣可分為氣體、液體、固體和半導(dǎo)體激光器。各類激光器各有特色。氣體激光器的單色性強(qiáng),如氦—氖激光器的單色性比普通光源要高1億倍,而且氣體激光器工作物質(zhì)種類繁多,因此可產(chǎn)生許多不同頻率的激光。但是,由于氣體密度低,激光輸出功率相應(yīng)較小;固體激光器則正好相反,能量高,輸出功率大,但工作物質(zhì)種類較少,而且單色性差;液體激光器的最大特點(diǎn)是激光的波長可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變換。這種激光器特別適合于對激光波長有著嚴(yán)格要求的場合;半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)則是體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡單,但輸出的功率較小,單色性也較差。另一種分類方式是按激活媒質(zhì)的粒子結(jié)構(gòu)來分類,可以分為原子、離子、分子和自由電子激光器。氦——氖激光器產(chǎn)生的激光是由氖原子發(fā)射的,紅寶石激光器產(chǎn)生的激光則是由鉻離子發(fā)射的。另外還有二氧化碳分子激光器,它的頻率可以連續(xù)變化。而且可以覆蓋很寬的頻率范圍。各種激光器中激活媒質(zhì)的方法也不盡相同。一般來說可分為三種方法:使用高強(qiáng)度的光,從帶電源來的電子,以及較少用的第三種方法——核輻射。

  光纖通信所用的激光器在光纖通信中,所用的光源有三種:半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管和非半導(dǎo)體激光器。在實(shí)際的光纖通信系統(tǒng)中,通常選用前兩種。而非半導(dǎo)體激光器,如氣體激光器、固體激光器等,雖然它們是最早制成的相干光源,但由于其體積太大,不適宜與體積小的光纖配合使用,只用于一些特殊場所。

  半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器即為激光二極管,記作LD。它是前蘇聯(lián)科學(xué)家H.Γ.巴索夫于1960年發(fā)明的。半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)通常由P層、N層和形成雙異質(zhì)結(jié)的有源層構(gòu)成。半導(dǎo)體激光器的發(fā)光是利用光的受激輻射原理。處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的大多數(shù)電子在受到外來入射光子激勵時,會同步發(fā)射光子,受激輻射的光子和入射光子不僅波長相同,而且相位、方向也相同。這樣由弱的入射光激勵而得到了強(qiáng)的發(fā)射光,起到了光放大作用。但是僅僅有光放大功能還不能形成光振蕩。正如電子電路中的振蕩器那樣,只有放大功能不能產(chǎn)生電振蕩,還必須設(shè)計正反饋電路,使電路中所損失的功率由放大的功率得以補(bǔ)償。同樣,在激光器中也是借用電子電路的反饋概念,把放大了的光反饋一部分回來進(jìn)一步放大,產(chǎn)生振蕩,發(fā)出激光。這種用于實(shí)現(xiàn)光的放大反饋的儀器稱為光學(xué)諧振腔。半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn):尺寸小,耦合效率高,響應(yīng)速度快,波長和尺寸與光纖尺寸適配,可直接調(diào)制,相干性好。

  半導(dǎo)體發(fā)光二極管 半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器類似,也是一個PN結(jié),也是利用外電源向PN結(jié)注入電子來發(fā)光的。半導(dǎo)體發(fā)光二極管記作LED,是由P型半導(dǎo)體形成的P層和N型半導(dǎo)體形成的N層,以及中間的由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的有源層組成。有源層是發(fā)光區(qū),其厚度為0.1~0.2μm左右。

  半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)公差沒有激光器那么嚴(yán)格,而且無諧振腔。所以,所發(fā)出的光不是激光,而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下,N區(qū)的電子將向正方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層,P區(qū)的空穴也將向負(fù)方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層。進(jìn)入有源層的電子和空穴由于異質(zhì)結(jié)勢壘的作用,而被封閉在有源層內(nèi),就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。這些在有源層內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的電子,經(jīng)躍遷與空穴復(fù)合時,將產(chǎn)生自發(fā)輻射光。半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)簡單,體積小,工作電流小,使用方便,成本低,所以在光電系統(tǒng)中的應(yīng)用極為普遍。

  激光器分類的方法有很多,可以按照它切割的材料來分,可以按照它的功率的大小來分,可以按照波段分。激光設(shè)備按照波段可分為可見光、紅外、紫外、X光、多波長可調(diào)諧 。目前工業(yè)用紅外及紫外激光,例如CO2激光器10.64um紅外激光, 氪燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 氙燈泵浦YAG激光器1.064um紅外激光, 半導(dǎo)體側(cè)面泵浦YAG激光器1.064um紅外激光。

  鞍山核心電子技術(shù)有限公司(www.theworldwithoutborders.com)主要產(chǎn)品有: TEC(半導(dǎo)體制冷器)溫度控制器、激光驅(qū)動器、激光控制器、LED 控制器、LED電源及貼片元件盒等多類別十余個品種?刂破鳟a(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了體積小,模塊化,高效率,低噪聲等功能特色。

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